(57)【要約】【課題】ＩＩＩ族窒化物とは化学組成の異なる異組成基板とＩＩＩ族窒化物層とが貼り合わされた複合基板であっても、反りおよびクラックを発生させることなくその複合基板上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を形成することができる複合基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】本複合基板２Ｄは、ＩＩＩ族窒化物以外の化学組成を有する異組成基板１０と、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、含み、ＩＩＩ族窒化物層２１は、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐに分離している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物以外の化学組成を有する異組成基板と、前記異組成基板に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層と、含み、
前記ＩＩＩ族窒化物層は、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイルに分離している複合基板。
【請求項２】
前記ＩＩＩ族窒化物タイルが有する前記平面形状は、縞形状、三角形状、四角形状および六角形状からなる群から選ばれる少なくとも１種類である請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記ＩＩＩ族窒化物タイルの最長辺の長さが２０００μｍ以下である請求項１または請求項２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記ＩＩＩ族窒化物タイルの転位密度が１×１０7ｃｍ-2以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載の複合基板。
【請求項５】
請求項１に記載の複合基板と、前記複合基板の前記ＩＩＩ族窒化物層上に形成されたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層と、を含む複合ウエハ。
【請求項６】
請求項１に記載の複合基板の製造方法であって、
ＩＩＩ族窒化物基板の一方の主面側にイオン注入領域を形成する工程と、
前記異組成基板の一方の主面側に、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板の前記イオン注入領域が形成された側の主面と、前記異組成基板の前記凸部が形成された主面と、を貼り合わせる工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板を前記イオン注入領域で、前記異組成基板に貼り合わされた前記ＩＩＩ族窒化物層と、残りのＩＩＩ族窒化物基板と、に分離する工程と、を含む複合基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の複合基板の製造方法であって、
ＩＩＩ族窒化物基板の一方の主面側にイオン注入領域を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板の前記イオン注入領域が形成された主面側に、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板の前記イオン注入領域が形成された側の前記凸部が形成された主面と、前記異組成基板の一方の主面と、を貼り合わせる工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板を前記イオン注入領域で、前記異組成基板に貼り合わされた前記ＩＩＩ族窒化物層と、残りのＩＩＩ族窒化物基板と、に分離する工程と、を含む複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の形成に好適な複合基板およびその製造方法ならびにかかる複合基板とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とを含む複合ウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に結晶性のよいＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させて特性のよいＧａＮ系半導体デバイスを低コストで製造するための基板として、たとえば、特開２００８−１０７６６号公報（特許文献１）は、高価なＧａＮ自立基板に替えて、ＧａＮ以外の化学組成を有する異種基板にＧａＮ薄膜が貼り合わされている基板を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特開２００８−１０７６６号公報（特許文献１）に記載の貼り合わせ基板においては、ＧａＮと化学組成が異なる異組成基板（たとえば、サファイア基板など）が用いられているため、貼り合わせ基板のＧａＮ薄膜上にＧａＮ系半導体層を成長させると、異組成基板とＧａＮ薄膜およびＧａＮ系半導体層との間の熱膨張係数の差により、貼り合わせ基板に成長したＧａＮ系半導体層には反りまたはクラックが発生するため、得られるＧａＮ系半導体デバイスの歩留まりが低減する問題点があった。
【０００５】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物とは化学組成の異なる異組成基板とＩＩＩ族窒化物層とが貼り合わされた複合基板であっても、反りおよびクラックを発生させることなくその複合基板上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を形成することができる複合基板およびその製造方法、ならびにかかる複合基板とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とを含む複合ウエハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物以外の化学組成を有する異組成基板と、異組成基板に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層と、含み、ＩＩＩ族窒化物層は、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイルに分離している複合基板である。
【０００７】
本発明にかかる複合基板は、ＩＩＩ族窒化物タイルが有する平面形状を、縞形状、三角形状、四角形状および六角形状からなる群から選ばれる少なくとも１種類とすることができる。また、ＩＩＩ族窒化物タイルの最長辺の長さを２０００μｍ以下とすることができる。また、ＩＩＩ族窒化物タイルの転位密度を１×１０7ｃｍ-2以下とすることができる。
【０００８】
また、本発明は、上記の複合基板と、複合基板のＩＩＩ族窒化物層上に形成されたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層と、を含む複合ウエハである。
【０００９】
また、本発明は、上記の複合基板の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物基板の一方の主面側にイオン注入領域を形成する工程と、異組成基板の一方の主面側に、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板のイオン注入領域が形成された側の主面と異組成基板の凸部が形成された主面とを貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物基板をイオン注入領域で、異組成基板に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層と残りのＩＩＩ族窒化物基板とに分離する工程と、を含む複合基板の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、上記の複合基板の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物基板の一方の主面側にイオン注入領域を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板のイオン注入領域が形成された主面側に、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板のイオン注入領域が形成された側の凸部が形成された主面と異組成基板の一方の主面とを貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物基板をイオン注入領域で、異組成基板に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層と残りのＩＩＩ族窒化物基板とに分離する工程と、を含む複合基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＩＩＩ族窒化物とは化学組成の異なる異組成基板とＩＩＩ族窒化物層とが貼り合わされた複合基板であっても、反りおよびクラックを発生させることなくその複合基板上にＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を形成することができる複合基板およびその製造方法、ならびにかかる複合基板とＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層とを含む複合ウエハを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる複合基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明にかかる複合ウエハの一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置の一例を示す概略図である。
【図４】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置の別の例を示す概略図である。
【図５】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置のさらに別の例を示す概略図である。
【図６】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置のさらに別の例を示す概略図である。
【図７】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置のさらに別の例を示す概略図である。
【図８】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置のさらに別の例を示す概略図である。
【図９】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置のさらに別の例を示す概略図である。
【図１０】本発明にかかる複合基板におけるＩＩＩ族窒化物タイルの平面配置のさらに別の例を示す概略図である。
【図１１】本発明にかかる複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図１２】本発明にかかる複合基板の製造方法の別の例を示す概略断面図である。
【図１３】本発明にかかる複合基板の製造方法のさらに別の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［複合基板］
｛実施形態１｝
図１〜１０を参照して、本発明にかかる複合基板の一実施形態は、ＩＩＩ族窒化物以外の化学組成を有する異組成基板１０と、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、含み、ＩＩＩ族窒化物層２１は、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒに分離している。本実施形態の複合基板２Ｄは、ＩＩＩ族窒化物層２１が複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒに分離しているため、複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ上に、反りおよびクラックを発生させることなく、結晶性の高いＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させることができる。
【００１４】
（異組成基板）
本実施形態の複合基板２Ｄの異組成基板１０は、ＩＩＩ族窒化物以外の化学組成を有する基板であり、たとえば、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板などが挙げられる。
【００１５】
（ＩＩＩ族窒化物層）
本実施形態の複合基板２ＤのＩＩＩ族窒化物層２１は、ＩＩＩ族窒化物で形成されている層であり、たとえば、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などが挙げられる。また、かかるＩＩＩ族窒化物層２１は、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒに分離している。
【００１６】
（ＩＩＩ族窒化物タイル）
本実施形態の複合基板２ＤのＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒは、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する。ここで、平面充填とは、平面内を有限種類の平面図形（タイル）で敷き詰める操作をいう。
【００１７】
本実施形態の複合基板２ＤのＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒが有する平面形状は、縞形状、三角形状、四角形状および六角形状からなる群から選ばれる少なくとも１種類であることが好ましい。以下、詳細に説明する。
【００１８】
１種類で平面充填が可能な平面形状は、たとえば、任意の三角形、任意の平行四辺形、任意の平行六辺形、任意の四角形、任意の縞形状などが挙げられる。ここで、かかる平面形状は、対称性が高い観点から、正三角形（図３）、正六角形（図４）、菱形（図６〜８）、正四角形（図９）、平行直線縞形（図１０）などが好ましい。また、かかる平面形状は、ＩＩＩ族窒化物タイルおよびその上に成長させるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層がいずれも六方晶系のウルツ鉱型の結晶構造を有する点に着目しそれらの反りおよびクラックを抑制しつつ大きな平面面積を確保する観点から、六回回転対称に平面充填することが可能な形状、たとえば、正三角形（図３）、正六角形（図４）、菱形（図８）などが好ましい。また、かかる平面形状は、複合基板の複数のＩＩＩ族窒化物タイル上に成長させたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層をチップ化する際に全て直線でスクライブを形成できる観点から、正三角形（図３）、菱形（図６）、正四角形（図９）、平行直線縞形（図１０）などが好ましい。
【００１９】
また、かかる平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイルの配置は、ＩＩＩ族窒化物タイルおよびその上に成長させるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層がいずれも六方晶系のウルツ鉱型の結晶構造を有する点に着目しそれらの反りおよびクラックを抑制しつつ大きな平面面積を確保する観点から、正三角形、正六角形、菱形などの平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイルが六回回転対称に平面充填されるように配置されていることが好ましい（図３、４および８）。なお、ＩＩＩ族窒化物タイルおよびその上に成長させるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の結晶性を高めるために、図６〜８に示す平面形状が菱形の複数のＩＩＩ窒化物タイルの平面配置の好ましい順は、回転対称性が高い順、すなわち、図８に示す六回回転対称の配置、図７に示す二回回転対称の配置、図６に示す一回回転対称の配置の順である。
【００２０】
また、２種類以上で平面充填が可能な平面形状は、たとえば、正三角形と正四角形、正三角形と正六角形（図５）などが挙げられる。かかる平面形状は、ＩＩＩ族窒化物タイルおよびその上に成長させるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層がいずれも六方晶系のウルツ鉱型の結晶構造を有する点に着目しそれらの反りおよびクラックを抑制しつつ大きな平面面積を確保する観点から、六回回転対称に平面充填することが可能な形状、たとえば、正三角形および正六角形（図５）などが好ましい。また、かかる形状は、複合基板の複数のＩＩＩ族窒化物タイル上に成長させたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を分離する際に全て直線でスクライブを形成できる観点から、たとえば、正三角形および正六角形（図５）などが好ましい。
【００２１】
また、かかる平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイルの配置は、ＩＩＩ族窒化物タイルおよびその上に成長させるＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層がいずれも六方晶系のウルツ鉱型の結晶構造を有する点に着目しそれらの反りおよびクラックを抑制しつつ大きな平面面積を確保する観点から、正三角形、正六角形、菱形などの平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイルが六回回転対称に平面充填されるように配置されていることが好ましい（図５）。
【００２２】
図３〜１０を参照して、本実施形態の複合基板２Ｄにおける複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒは、それらの上に反りおよびクラックを発生させることなくＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させる観点から、ＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒの最長辺の長さＳが、２０００μｍ以下が好ましく、８００μｍ以下がより好ましい。
【００２３】
また、図１および３〜１０を参照して、本実施形態の複合基板２Ｄにおける互いに分離された複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ間の距離Ｄは、特に制限はないが、それらの上に反りおよびクラックを発生させることなくＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させる観点から、ＩＩＩ族窒化物層と下地基板との間の熱膨張係数の差と最長辺の長さとの積の１００倍以上の距離が好ましく、５００倍以上２０００倍以下の距離がより好ましい。なお、複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ上に成長するＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層は、特に制限はないが、反りおよびクラックを発生させない観点から、複数のＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイルに分離していることが好ましい。
【００２４】
また、本実施形態の複合基板２Ｄにおける複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒは、それらの上に転位密度が低く結晶性のよいＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層を成長させる観点から、ＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒの転位密度が、１×１０7ｃｍ-2以下が好ましく、５×１０6ｃｍ-2以下がより好ましい。ここで、ＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒの転位密度は、ＫＯＨによるエッチングにより形成された単位面積当りのエッチピットの数のカウント、ＣＬ（カソードルミネッセンス）により観測される単位面積当りの暗点の数のカウントなどにより測定される。
【００２５】
なお、本実施形態の複合基板２Ｄにおいては、異組成基板１０と互いに分離したＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ，２１ｑ，２１ｒを含むＩＩＩ族窒化物層２１との接合強度を高めるために、それらの間に接合膜３０が介在していることが好ましい。
【００２６】
（接合層）
本実施形態の複合基板２Ｄにおいて、好ましく用いられる接合膜３０は、特に制限はないが、異組成基板１０とＩＩＩ族窒化物層２１との接合強度を高くする観点から、ＳｉＯ2膜、ＺｎＯ膜、ＴｉＯ2膜、Ｇａ2Ｏ3膜、ＳｎＯ2膜、Ｉｎ2Ｏ3膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、Ｓｂ2Ｏ5膜、ＴｉＮ膜などが好適に挙げられる。
【００２７】
［複合基板の製造方法］
本発明にかかる複合基板の製造方法は、実施形態１の複合基板２Ｄを製造するのに適した方法であれば特に制限はないが、複合基板２Ｄを効率よく製造する観点から、以下の実施形態が好適に挙げられる。
【００２８】
｛実施形態２｝
図１１を参照して、本発明にかかる複合基板の製造方法の一実施形態は、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側にイオン注入領域２０ｉを形成する工程と、異組成基板１０の一方の主面側に、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部３１ｐを形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉが形成された側の主面と、異組成基板１０の凸部が形成された主面と、を貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉで、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、残りのＩＩＩ族窒化物基板２２と、に分離する工程と、を含む。本実施形態の複合基板の製造方法によれば、実施形態１の複合基板２Ｄをきわめて効率的に製造することができる。
【００２９】
なお、本実施形態の複合基板の製造方法においては、異組成基板１０の一方の主面およびＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面の少なくとも一つに、これらの間の接合強度を高めるために接合層３１，３２を形成することが好ましい。かかる接合層３１，３２は、特に制限はないが、異組成基板１０とＩＩＩ族窒化物層２１との接合強度を高くする観点から、ＳｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＴｉＯ2層、Ｇａ2Ｏ3層、ＳｎＯ2層、Ｉｎ2Ｏ3層、Ｓｂ2Ｏ3膜、Ｓｂ2Ｏ5膜、ＴｉＮ層などが好適に用いられる。
【００３０】
（ＩＩＩ族窒化物基板におけるイオン注入領域の形成工程）
図１１の（Ｂ１）を参照して、好ましくは、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側に、ＣＶＤ（化学的気相成長）法、スパッタ法、ＰＶＤ（物理的気相成長）法、めっき法などにより、接合層３２を形成する。
【００３１】
次いで、図１１の（Ｂ２）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側（接合層３２を形成した場合は、かかる接合層３２が形成された主面側）から、水素、ヘリウムなどの質量数が低いイオンＩを注入することにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０の上記の主面から所定の深さの領域に、イオン注入領域２０ｉを形成する。かかるイオン注入領域２０ｉは、それ以外の領域に比べて、脆化される。
【００３２】
（異組成基板における凸部の形成工程）
図１１の（Ａ１）を参照して、好ましくは、異組成基板１０の一方の主面側にＣＶＤ法、スパッタ法、ＰＶＤ法、めっき法などにより、接合層３１を形成する。
【００３３】
次いで、図１１の（Ａ２）を参照して、接合層３１を形成した場合は、接合層３１の一部を除去することにより（除去部分３１ｄ）、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部３１ｐを形成する。かかる凸部３１ｐの形成工程において、接合層の一部を除去する方法は、特に制限はなく、スクライバで除去する方法、レーザで除去する方法、ドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれかで除去する方法などが好適に挙げられる。
【００３４】
また、異組成基板１０上に接合層３１を形成しなかった場合は、上記と同様の方法を用いて異組成基板１０の一方の主面側の一部を除去することにより、異組成基板１０に平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部３１ｐを直接形成することもできる。しかし、かかる方法は、異組成基板１０の種類によってその一部を除去する方法が制約されるため、異組成基板１０に接合層３１を形成し、かかる接合層３１を上記のようにパターニングすることにより、複数の凸部３１ｐを形成することが好ましい。
【００３５】
なお、図１１の（Ｂ１）および（Ｂ２）で示される工程（ＩＩＩ族窒化物基板における接合層およびイオン注入領域の形成工程）と、図１１の（Ａ１）および（Ａ２）で示される工程（異組成基板における接合層および凸部の形成工程）とは、いずれが先に行なわれてもよい。
【００３６】
（ＩＩＩ族窒化物基板と異組成基板との貼り合わせ工程）
次に、図１１の（Ｃ１）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉが形成された側の主面（具体的には、接合層３２の主面）と、異組成基板１０の凸部３１ｐが形成された主面（具体的には、接合層３１の凸部３１ｐの主面）と、を貼り合わせる。ここで、貼り合わせる方法には、特に制限はないが、接合強度を高くする観点から、接合層（たとえばＳｉＯ2層）のＯＨ基が導入された表面どうしを圧着しその後脱水することにより接合する表面活性化法、接合層の表面どうしを超高真空中で圧着後加熱することにより接合する高真空圧着法などが好適に挙げられる。
【００３７】
こうして、ＩＩＩ族窒化物基板２０に形成された接合層３２と異組成基板１０に形成された接合層３１の凸部３１ｐとが一体化した接合膜３０により、ＩＩＩ族窒化物基板２０と異組成基板１０とが貼り合わされた接合基板１ＤＡが得られる。得られた接合基板１ＤＡにおける接合膜３０には、接合層３１の除去部分３１ｄによる空隙が形成されている。
【００３８】
（ＩＩＩ族窒化物基板の分離工程）
次に、図１１の（Ｃ１）および（Ｃ２）を参照して、接合基板１ＤＡに熱または応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉで、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、残りのＩＩＩ族窒化物基板２２と、に分離する。このとき、接合膜３０において接合層３１の凸部３１ｐと接合層３２とが接合した領域では、ＩＩＩ族窒化物基板２０はイオン注入領域２０ｉで分離するが、接合膜３０において接合層３１の除去部分３１ｄが存在する領域では、ＩＩＩ族窒化物基板２０は分離しない。こうして、異組成基板１０上に接合膜３０の複数の凸部３０ｐを介在させて複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐが貼り合わされた複合基板２Ｄが得られる。得られた複合基板２Ｄは、接合層３１の除去部分３１ｄに対応する領域におけるＩＩＩ族窒化物層２１の部分が除去されること（除去部分２１ｄ）により、複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐが形成されている。
【００３９】
｛実施形態３｝
図１２を参照して、本発明にかかる複合基板の製造方法の別の実施形態は、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側にイオン注入領域２０ｉを形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉが形成された主面側に、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部３２ｐを形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉが形成された側の凸部３２ｐが形成された主面と、異組成基板１０の一方の主面と、を貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉで、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、残りのＩＩＩ族窒化物基板２２と、に分離する工程と、を含む。本実施形態の複合基板の製造方法によれば、実施形態１の複合基板２Ｄをきわめて効率的に製造することができる。
【００４０】
なお、本実施形態の複合基板の製造方法においても、異組成基板１０の一方の主面およびＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面の少なくとも一つに、これらの間の接合強度を高めるために接合層３１，３２を形成することが好ましい。かかる接合層３１，３２は、特に制限はないが、異組成基板１０とＩＩＩ族窒化物層２１との接合強度を高くする観点から、ＳｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＴｉＯ2層、Ｇａ2Ｏ3層、ＳｎＯ2層、Ｉｎ2Ｏ3層、Ｓｂ2Ｏ3膜、Ｓｂ2Ｏ5膜、ＴｉＮ層などが好適に用いられる。
【００４１】
（ＩＩＩ族窒化物基板におけるイオン注入領域の形成工程）
図１２の（Ｂ１）を参照して、好ましくは、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側に、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＰＶＤ法、めっき法などにより、接合層３２を形成する。
【００４２】
次いで、図１２の（Ｂ２）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側（接合層３２を形成した場合は、かかる接合層３２が形成された主面側）から、水素、ヘリウムなどの質量数が低いイオンＩを注入することにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０の上記の主面から所定の深さの領域に、イオン注入領域２０ｉを形成する。かかるイオン注入領域２０ｉは、それ以外の領域に比べて、脆化される。
【００４３】
（ＩＩＩ族窒化物基板における凸部の形成工程）
次に、図１２の（Ｂ３）を参照して、接合層３２を形成した場合は、接合層３２の一部を除去することにより（除去部分３２ｄ）、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部３２ｐを形成する。かかる凸部３２ｐの形成工程において、接合層の一部を除去する方法は、特に制限はなく、スクライバで除去する方法、レーザで除去する方法、ドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれかで除去する方法などが好適に挙げられる。
【００４４】
また、ＩＩＩ族窒化物基板２０上に接合層３２を形成しなかった場合は、上記と同様の方法を用いてＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側の一部を除去することにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０に平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数の凸部３２ｐを直接形成することもできる。しかし、かかる方法は、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一部を除去する方法が制約されているため、ＩＩＩ族窒化物基板２０に接合層３２を形成し、かかる接合層３２を上記のようにパターニングすることにより、複数の凸部３２ｐを形成することが好ましい。
【００４５】
（異組成基板の準備工程）
図１２の（Ａ１）を参照して、好ましくは、異組成基板１０の一方の主面側にＣＶＤ法、スパッタ法、ＰＶＤ法、めっき法などにより、接合層３１を形成する。
【００４６】
なお、図１２の（Ｂ１）〜（Ｂ３）で示される工程（ＩＩＩ族窒化物基板における接合層、イオン注入領域および凸部の形成工程）と、図１２の（Ａ１）で示される工程（異組成基板における接合層の形成工程）とは、いずれが先に行なわれてもよい。
【００４７】
（ＩＩＩ族窒化物基板と異組成基板との貼り合わせ工程）
次に、図１２の（Ｃ１）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉが形成された側の凸部３２ｐが形成された主面（具体的には、接合層３２の凸部３２ｐの主面）と、異組成基板１０の一方の主面（具体的には、接合層３１の主面）と、を貼り合わせる。ここで、貼り合わせる方法は、実施形態２の場合と同様である。
【００４８】
こうして、ＩＩＩ族窒化物基板２０に形成された接合層３２の凸部３２ｐと異組成基板１０に形成された接合層３１とが一体化した接合膜３０により、ＩＩＩ族窒化物基板２０と異組成基板１０とが貼り合わされた接合基板１ＤＢが得られる。得られた接合基板１ＤＢにおける接合膜３０には、接合層３２の除去部分３２ｄによる空隙が形成されている。
【００４９】
（ＩＩＩ族窒化物基板の分離工程）
次に、図１２の（Ｃ１）および（Ｃ２）を参照して、接合基板１ＤＢに熱または応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉで、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、残りのＩＩＩ族窒化物基板２２と、に分離する。このとき、接合膜３０において接合層３２の凸部３２ｐと接合層３１とが接合した領域では、ＩＩＩ族窒化物基板２０はイオン注入領域２０ｉで分離するが、接合膜３０において接合層３２の除去部分３２ｄが存在する領域では、ＩＩＩ族窒化物基板２０は分離しない。こうして、異組成基板１０上に接合膜３０の複数の凸部３０ｐを介在させて複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐが貼り合わされた複合基板２Ｄが得られる。得られた複合基板２Ｄは、接合層３２の除去部分３２ｄに対応する領域におけるＩＩＩ族窒化物層２１の部分が除去されること（除去部分２１ｄ）により、複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐが形成されている。
【００５０】
｛実施形態４｝
図１３を参照して、本発明にかかる複合基板の製造方法のさらに別の実施形態は、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側にイオン注入領域２０ｉを形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉが形成された側の主面と異組成基板１０の一方の主面とを貼り合わせる工程と、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉで、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、残りのＩＩＩ族窒化物基板２２と、に分離する工程と、ＩＩＩ族窒化物層２１を、平面充填が可能な少なくとも１種類の平面形状を有する複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐに分離する工程と、を含む。本実施形態の複合基板の製造方法によれば、実施形態１の複合基板２Ｄを効率的に製造することができる。
【００５１】
なお、本実施形態の複合基板の製造方法においても、異組成基板１０の一方の主面およびＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面の少なくとも一つに、これらの間の接合強度を高めるために接合層３１，３２を形成することが好ましい。かかる接合層３１，３２は、特に制限はないが、異組成基板１０とＩＩＩ族窒化物層２１との接合強度を高くする観点から、ＳｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＴｉＯ2層、Ｇａ2Ｏ3層、ＳｎＯ2層、Ｉｎ2Ｏ3層、Ｓｂ2Ｏ3膜、Ｓｂ2Ｏ5膜、ＴｉＮ層などが好適に用いられる。
【００５２】
（ＩＩＩ族窒化物基板におけるイオン注入領域の形成工程）
図１３の（Ｂ１）を参照して、好ましくは、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側に、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＰＶＤ法、めっき法などにより、接合層３２を形成する。
【００５３】
次いで、図１３の（Ｂ２）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板２０の一方の主面側（接合層３２を形成した場合は、かかる接合層３２が形成された主面側）から、水素、ヘリウムなどの質量数が低いイオンＩを注入することにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０の上記の主面から所定の深さの領域に、イオン注入領域２０ｉを形成する。かかるイオン注入領域２０ｉは、それ以外の領域に比べて、脆化される。
【００５４】
（異組成基板の準備工程）
図１３の（Ａ１）を参照して、好ましくは、異組成基板１０の一方の主面側にＣＶＤ法、スパッタ法、ＰＶＤ法、めっき法などにより、接合層３１を形成する。
【００５５】
なお、図１３の（Ｂ１）および（Ｂ２）で示される工程（ＩＩＩ族窒化物基板における接合層およびイオン注入領域の形成工程）と、図１２の（Ａ１）で示される工程（異組成基板における接合層の形成工程）とは、いずれが先に行なわれてもよい。
【００５６】
（ＩＩＩ族窒化物基板と異組成基板との貼り合わせ工程）
次に、図１３の（Ｃ１）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉが形成された側の主面（具体的には、接合層３２の主面）と、異組成基板１０の一方の主面（具体的には、接合層３１の主面）と、を貼り合わせる。ここで、貼り合わせる方法は、実施形態２の場合と同様である。
【００５７】
こうして、ＩＩＩ族窒化物基板２０に形成された接合層３２と異組成基板１０に形成された接合層３１とが一体化した接合膜３０により、ＩＩＩ族窒化物基板２０と異組成基板１０とが貼り合わされた接合基板１が得られる。
【００５８】
（ＩＩＩ族窒化物基板の分離工程）
次に、図１３の（Ｃ１）および（Ｃ２）を参照して、接合基板１に熱または応力をかけることにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉで、異組成基板１０に貼り合わされたＩＩＩ族窒化物層２１と、残りのＩＩＩ族窒化物基板２２と、に分離する。こうして、異組成基板１０上に接合膜３０を介在させてＩＩＩ族窒化物層２１が貼り合わされた複合基板２が得られる。
【００５９】
（ＩＩＩ族窒化物タイルへの分離工程）
次に、図１３の（Ｃ３）を参照して、複合基板２のＩＩＩ族窒化物層２１の一部を除去すること（除去部分２１ｄ）により、異組成基板１０上に接合膜３０の複数の凸部３０ｐを介在させて複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐが貼り合わされた複合基板２Ｄが得られる。ここで、ＩＩＩ族窒化物層２１の一部を除去する方法は、特に制限はなく、スクライバで除去する方法、レーザで除去する方法、ドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれかで除去する方法などが好適に挙げられる。
【００６０】
［複合ウエハ］
｛実施形態５｝
図２を参照して、本発明にかかる複合ウエハの一実施形態は、実施形態１の複合基板２Ｄと、複合基板２ＤのＩＩＩ族窒化物層２１上に形成されたＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０と、を含む。本実施形態の複合ウエハ３Ｄにおいては、ＩＩＩ族窒化物層２１の互いに分離している複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ上に複数のＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐがそれぞれ形成され、これらのＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐによりＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０が構成されている。このため、複合ウエハ３Ｄは、結晶性の高いＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐおよびＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を有する。また、複合ウエハ３Ｄの反りおよびクラックの発生を防止する観点から、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐは互いに分離していることが好ましい。
【００６１】
本実施形態の複合ウエハ３Ｄにおいて、複合基板２ＤにおけるＩＩＩ族窒化物層２１（互いに分離した複数のＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ）上に、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を形成する方法は、特に制限はないが、結晶性の高いＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０を成長させる観点から、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが好適に挙げられる。
【実施例】
【００６２】
（実施例１）
１．ＩＩＩ族窒化物基板におけるイオン注入領域の形成
図１１の（Ｂ１）を参照して、ＨＶＰＥ法により形成した直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ５００μｍの２つの主面が（０００１）面（Ｇａ原子表面）および（０００−１）面（Ｎ原子表面）であるＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）を準備し、そのＧａＮ基板の１つの主面であるＮ原子表面上にプラズマＣＶＤ法により厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層（接合層３２）を形成した。
【００６３】
次いで、図１１の（Ｂ２）を参照して、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のＮ原子表面上のＳｉＯ2層（接合層３２）側から、ＧａＮ基板のＮ原子表面から約２００ｎｍの深さの領域に、水素イオン（イオンＩ）を注入した。水素イオンの注入条件は、加速電圧が５０ｋｅＶ、ドーズ量が７×１０17ｃｍ-2であった。
【００６４】
２．異組成基板における凸部の形成
図１１の（Ａ１）を参照して、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さが５００μｍの１つの主面が（０００１）面であるサファイア基板（異組成基板１０）を準備し、そのサファイア基板のその主面（（０００１）面）上に、プラズマＣＶＤ法により厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層（接合層３１）を形成した。
【００６５】
次いで、図１１の（Ａ２）を参照して、スクライブにより、サファイア基板（異組成基板１０）上に形成させたＳｉＯ2層（接合層３１）の一部を除去することにより、一辺が８００μｍの正三角形の平面形状を有する凸部３１ｐが、幅２０μｍの溝状の除去部分３１ｄの距離Ｄの間隔をあけて、図３に示すような平面充填をするように配置させた。
【００６６】
３．ＩＩＩ族窒化物基板と異組成基板との貼り合わせ
次に、図１１の（Ｃ１）を参照して、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のイオン注入領域２０ｉが形成された側の主面（Ｎ原子表面）に形成されたＳｉＯ2層（接合層３２）と、サファイア基板（異組成基板１０）の主面上に形成されたＳｉＯ2層（接合層３１）の凸部３１ｐとを、表面活性化法により、貼り合わせることにより、ＳｉＯ2層（接合層３２）とＳｉＯ2層（接合層３１）の凸部３１ｐとが一体化して接合膜３０が形成され、サファイア基板（異組成基板１０）とＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）とが接合膜３０を介在させて貼り合わされた接合基板１ＤＡが得られた。得られた接合基板１ＤＡにおける接合膜３０には、接合層３１の除去部分３１ｄによる空隙が形成されていた。
【００６７】
４．ＩＩＩ族窒化物基板の分離
次に、図１１の（Ｃ２）を参照して、接合基板１ＤＡに応力を加えることにより、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）をイオン注入領域２０ｉで、サファイア基板（異組成基板１０）に形成された接合膜３０に貼り合わされたＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）と、残りのＧａＮ基板（残りのＩＩＩ族窒化物基板２２）とに分離した。こうして、サファイア基板（異組成基板１０）上に厚さ２００ｎｍの接合膜３０の複数の凸部３０ｐを介在させて、厚さ２００ｎｍのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）の複数のＧａＮタイル（ＩＩＩ族窒化物タイル）が貼り合わされた複合基板２Ｄが得られた。
【００６８】
５．ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層の成長
図２を参照して、上記で得られた複合基板２ＤのＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）の複数のＧａＮタイル（ＩＩＩ族窒化物タイル）上に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ５μｍのＧａＮエピタキシャル層（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０）を成長させた。成長されたＧａＮエピタキシャル層（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０）は、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）の複数のＧａＮタイル（ＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ）にそれぞれ成長した複数のＧａＮエピタキシャルタイル（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐ）に分離しており、いずれのＧａＮエピタキシャルタイル（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐ）においても反りおよびクラックは発生しなかった。
【００６９】
（実施例２）
サファイア基板（異組成基板１０）における凸部３１ｐの形成において、一辺が８００μｍの正六角形の平面形状を有する凸部３１ｐが、幅２０μｍの溝状の除去部分３１ｄの距離Ｄの間隔をあけて、図４に示すような平面充填をするように配置させたこと以外は、実施例１と同様にして、複合基板２Ｄを作製し、複合基板２Ｄ上にＧａＮエピタキシャル層（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０）を成長させた。成長されたＧａＮエピタキシャル層（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０）は、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）の複数のＧａＮタイル（ＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ）にそれぞれ成長した複数のＧａＮエピタキシャルタイル（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐ）に分離しており、いずれのＧａＮエピタキシャルタイル（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐ）においても反りおよびクラックは発生しなかった。
【００７０】
（実施例３）
サファイア基板（異組成基板１０）における凸部３１ｐの形成において、一辺が８００μｍの正四角形の平面形状を有する凸部３１ｐが、幅２０μｍの溝状の除去部分３１ｄの距離Ｄの間隔をあけて、図９に示すような平面充填をするように配置させたこと以外は、実施例１と同様にして、複合基板２Ｄを作製し、複合基板２Ｄ上にＧａＮエピタキシャル層（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０）を成長させた。成長されたＧａＮエピタキシャル層（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層４０）は、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）の複数のＧａＮタイル（ＩＩＩ族窒化物タイル２１ｐ）にそれぞれ成長した複数のＧａＮエピタキシャルタイル（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐ）に分離しており、いずれのＧａＮエピタキシャルタイル（ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル４０ｐ）においても反りおよびクラックは発生しなかった。
【００７１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７２】
１，１ＤＡ，１ＤＢ  接合基板、２，２Ｄ  複合基板、３Ｄ  複合ウエハ、１０  異組成基板、２０  ＩＩＩ族窒化物基板、２０ｉ  イオン注入領域、２１  ＩＩＩ族窒化物層、２１ｄ，３１ｄ，３２ｄ  除去部分、２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ  ＩＩＩ族窒化物タイル、３０  接合膜、３０ｐ，３１ｐ，３２ｐ  凸部、３１，３２  接合層、４０  ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層、４０ｐ  ＩＩＩ族窒化物エピタキシャルタイル。
【図１】
2013030617.tif 000003
【図２】
2013030617.tif 000004
【図３】
2013030617.tif 000005
【図４】
2013030617.tif 000006
【図５】
2013030617.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013030617.tif 000009
【図８】
2013030617.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013030617.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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